Шпиндель привода вертикального валка

Реферат: Шпиндель привода вертикального валка містить вал з рухливими шліцьовими з'єднаннями, лопать прокатного валка з центрувальними поверхнями, валкову муфту з розточеннями, втулку з центрувальною поверхнею, шарнір і силові елементи його переміщення, упори, встановлені за межами нижнього шліцьового з'єднання. Шпиндель обладнаний конусною втулкою з буртом, яка встановлена в розточенні муфти з боку шарніра і закріплена упорним урізним кільцем із двох половин з розпірковими планками між півкільцями. На лопаті валка виконана конусна поверхня відповідна конусній втулці, а на центрувальній поверхні лопаті з боку шарніра та на розточенні муфти виконані фаски, з величиною кута однаковим з кутом конуса втулки. Один упор установлений у шарнірі з боку лопаті і виконаний у вигляді п'яти, урізного кільця із двох половин, розпіркової шпонки й кришки, а другий упор установлений на торці шарніра й виконаний у вигляді накидної гайки й упорного кільця. Вал шпинделя оснащений спареними дисками, закріпленими на середній його частині з можливістю регулювання по висоті, а довжина верхньої шліцьової частини L вала приймається в межах 2,0-2,3 довжини лопаті l валка. На зовнішній поверхні валкової муфти виконані сигнальні зрізини на висоті 200 мм від її нижнього торця паралельні плоским поверхням лопаті і муфти. UA 105980 U (12) UA 105980 U UA 105980 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Корисна модель належить до прокатного виробництва й може бути використана як універсальний шарнір шпинделя прокатного стану, а також для передачі крутного моменту від провідного вала до відомого (наприклад від відомого вала редуктора до вертикального валка робочої кліті прокатного стана). Відомий шпиндель привода вертикального валка, у якому верхній шарнір пов'язаний з порожнім вихідним валом редуктора, а нижній шарнір - з лопаттю вертикального валка. Вал шпинделя з рухливим шліцьовим з'єднанням взаємодіють із верхнім шарніром, а нижній шарнір разом з валом шпинделя переміщається при взаємодії з механізмом піднімання й опускання при монтажі й демонтажі муфти з вертикальним валком. Провідні деталі верхнього шарніра встановлені у верхній частині вихідного вала редуктора [патент SU 889168]. Недоліком відомого технічного рішення є великий габарит по висоті через значну довжину послідовно зчленованих кінематичних вузлів шпинделя, що звужує галузь застосування при існуючій висоті прольотів прокатних станів. Іншим недоліком є те, що відомий рішення не вирішує проблему зчленування муфти нижнього шарніра із хвостовиком вертикального валка. Найбільш близьким технічним рішення, вибраним за прототип, є вузол з'єднання прокатного валка зі шпинделем (патент на корисну модель № 74825), що містить вал з рухливими шліцьовими з'єднаннями, лопать прокатного валка з центрувальними поверхнями, валкову муфту з розточеннями, втулку з центрувальною поверхнею. Роликовий шарнір і силові елементи його обмеженого переміщення, упори, встановлені за межами нижнього шліцьового з'єднання. Позитивною стороною технічного рішення за прототипом є центрування муфти відносно лопаті прокатного валка уздовж усієї довжини лопаті валка, у тому числі радіусами дуг внутрішньої порожнини муфти, які дорівнюють циліндричним поверхням лопаті валка, а їх хорди - товщині лопаті з урахуванням монтажного зазору. Однак позитивні сторони технічного рішення проявляються тільки при роботі зчленування муфти й лопати валка й при їх демонтажі, а центрування муфти при переміщенні її відносно лопаті при монтажі, особливо в автоматичному режимі ускладнено, тому, що відсутня перехідна ділянка між передньої й задньої центрувальними поверхнями, мають різні розміри, що збільшує час на монтаж муфти на хвостовик робочого валка й час перевалки валків. В основу корисної моделі поставлена задача підвищення надійності шпинделя привода вертикального валка при перевалці робочих валків кліті, що скорочує час перевалки й, відповідно, збільшує продуктивність прокатного стану в цілому. Ця задача вирішується за рахунок технічного результату, який полягає в автоматизації монтажу робочих вузлів шпинделя. Поставлена задача вирішується тим, що містить вал з рухливими шліцьовими з'єднаннями, лопать прокатного валка з центрувальними поверхнями, валкову муфту з розточеннями, втулку з центрувальною поверхнею, шарнір і силові елементи його переміщення, упори, встановлені за межами нижнього шліцьового з'єднання, згідно з корисною моделлю, обладнаний конусною втулкою з буртом, яка встановлена в розточенні муфти з боку шарніра і закріплена упорним урізним кільцем із двох половин з розпірковими планками між півкільцями, крім того на лопаті валка виконана конусна поверхня відповідна конусної втулці, а на центрувальній поверхні лопаті з боку шарніра та на розточенні муфти виконана фаска, з величиною кута однаковим з кутом конуса втулки, при цьому один упор установлений у шарнірі з боку лопаті і виконаний у вигляді п'яти, урізного кільця із двох половин, розпіркової шпонки й кришки, а другий упор установлений на торці шарніра й виконаний у вигляді накидної гайки й упорного кільця, крім того вал шпинделя оснащений спареними дисками, закріпленими на середній його частині з можливістю регулювання по висоті, а довжина верхньої шліцьової частини L вала приймається в межах 2,0-2,3 довжини лопаті l валка, при цьому на зовнішній поверхні валкової муфти виконані сигнальні зрізини на висоті 200 мм від її нижнього торця паралельні плоским поверхням лопаті і муфти. У результаті порівняльного аналізу пропонованого шпинделя привода вертикальних валків із прототипом встановлено, що вони мають наступні загальні ознаки: - вал з рухливими шліцьовими з'єднаннями; - лопать прокатного валка з центрувальними поверхнями; - валкова муфта з розточеннями; - втулка з центрувальною поверхнею; - шарнір і силові елементи його переміщення; упори, встановлені за межами нижнього шліцьового з'єднання а також відмітні ознаки: 1 UA 105980 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 - оснащення конусною втулкою з буртом, яка встановлена в розточенні муфти з боку шарніра і закріплена упорним урізним кільцем із двох половин з розпірковими планками між півкільцями, - виконання на лопаті валка конусної поверхні відповідній конусної втулці, - виконання фасок на центрувальній поверхні лопати з боку шарніра, а також на розточенні муфти, з величиною кута однаковим з кутом конуса втулки; - один упор установлений у шарнірі з боку лопаті і виконай у вигляді п'яти, урізного кільця із двох половин, розпіркової шпонки й кришки; - другий упор установлений на торці шарніра й виконаний у вигляді накидної гайки й упорного кільця; - вал шпинделя оснащений спареними дисками, закріпленими на середній його частині з можливістю регулювання по висоті, а довжина верхньої шліцьової частини L вала приймається в межах 2,0-2,3 довжини лопаті l валка; - на зовнішній поверхні валкової муфти виконані сигнальні зрізини на висоті 200 мм від її нижнього торця паралельні плоским поверхням лопаті і муфти. Таким чином, запропонований шпиндель привода вертикального валка має нове конструктивне виконання вузлів і деталей, нові зв'язки вузлів і деталей, а також нове розміщення їх один відносно одного. Причинно-наслідковий зв'язок між сукупністю ознак, що заявляються, та технічним результатом існує. Завдяки тому, що шпиндель обладнаний конусною втулкою з буртом, яка встановлена в розточенні муфти з боку шарніра і закріплена упорним урізним кільцем із двох половин з розпірковими планками між півкільцями, крім того на лопаті валка виконана конусна поверхня відповідна конусної втулці, а на центрувальній поверхні лопаті з боку шарніра та на розточенні муфти виконані фаски, з величиною кута однаковим з кутом конуса втулки, стало можливим забезпечити автоматичний монтаж шпинделя на лопать валка. Завдяки тому, що один упор установлений у шарнірі з боку лопаті і виконай у вигляді п'яти, урізного кільця із двох половин, розпіркової шпонки й кришки, а другий упор установлений на торці шарніра й виконай у вигляді накидної гайки й упорного кільця, то при переміщенні валкової муфти на лопать робочого валка зменшуються ударні й випадкові навантаження й зменшується швидкість переміщення валкової муфти в порівнянні зі швидкістю переміщення вала шпинделя. Завдяки тому, що вал шпинделя оснащений спареними дисками, закріпленими на середній його частині з можливістю регулювання по висоті, а довжина верхньої шліцьової частини L вала приймається в межах 2,0-2,3 довжини лопаті l валка, прискорюється час при перевалці валків, а також при зміні самого шпинделя в приводі. Завдяки тому, що на зовнішній поверхні валкової муфти виконані сигнальні зрізини на висоті 200 мм від її нижнього торця паралельні плоским поверхням лопаті і муфти, забезпечується узгодження поверхонь валкової муфти, плоских поверхонь лопаті валка й напрямних поверхонь станини, що скорочує час перевалки валків у цілому. Виключення з вищевказаної сукупності відмітних ознак хоча б однієї з них не забезпечує досягнення технічного результату. Технічне рішення, яке заявляється, невідомо з рівня техніки й тому воно є новим. Технічне рішення, яке заявляється, промислово застосовано, тому що його технологічне й технічне виконання не представляє труднощів. По цьому технічному рішенні виконаний проект привода вертикальних валків редукованої кліті. Таким чином технічному рішенню, яке заявляється, може представлятися правова охорона, тому що воно є новим і промислово застосовано, тобто відповідає критеріям корисної моделі. Технічне рішення пояснюється кресленнями, на яких зображені: Фіг. 1 - шпиндель привода вертикального валка Фіг. 2 - розріз А-А на фіг. 1 Шпиндель привода вертикального валка (фіг. 1) містить вал 1 з рухливим шліцьовим з'єднанням 2 у верхній частині вала для взаємодії з верхнім шарніром, який розташований у порожнині відомого вала редуктора (на фіг. не показані). Нижнє шліцьове з'єднання 3 вала взаємодіє з нижнім шарніром 4 з можливістю обмеженого переміщення за рахунок силових елементів 5 переміщення зі штоком 6, установлених у центральній порожнині вала 1. Нижній шарнір 4 за допомогою бочкуватих роликів 7 взаємодіє із шарнірною частиною валкової муфти 8, яка містить розточення для центрування з лопаттю 9 валка. При цьому у верхньому розточенні 10 муфти 8 з боку шарніра 4 установлена конусна втулка з буртом 11 для додаткового центрування муфти 8 на лопаті валка. Втулка з буртом 11 закріплена від осьового 2 UA 105980 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 переміщення упорним урізним кільцем 12 із двох половин з розпірковими планками 13 між півкільцями. На розточенні 14 муфти 8 (з боку торця) виконана фаска 15, яка полегшує й забезпечує автоматичне центрування муфти 8 на осі лопаті 9. На зовнішній поверхні валкової муфти 8 виконані сигнальні зрізини 16 на висоті 200 мм від її нижнього торця паралельні плоским поверхням лопаті 9 (фіг. 2). Для автоматичного центрування на лопаті 9 валка виконана конусна поверхня 17 відповідна конусній втулці 11, а також на малій центрувальній поверхні 18 лопаті 9 (з боку шарніра 4) також виконана фаска 19, з величиною кута однаковим з кутом конуса втулки 11. Для обмеження переміщення нижніх шліців 3 вала 1 відносно шліцьової поверхні нижнього шарніра 4 установлені відповідно упори 20 і 21, які встановлені за межами нижнього шліцьового з'єднання 3. Нижній упор 20 установлений в шарнірі 4 з боку лопаті 9 і виконаний складовим у вигляді п'яти 22, урізного кільця 23 із двох половин, розпіркової шпонки 24, кришки 25. А верхній (другий) упор 21 установлений на торці шарніра 4 і виконаний у вигляді накидної гайки 26 і упорного кільця 27. Вал 1 шпинделя оснащений спареними дисками 28, закріпленими в середній його частині з можливістю регулювання по висоті, а довжина L верхньої шліцьової частини 2 вала шпинделя приймається в межах 2,0-2,3 довжини l лопаті 9 валка. Шпиндель привода вертикального валка працює наступним чином. Крутний момент від верхнього шарніра, розташованого в порожнині відомого вала редуктора через верхню шліцьову частину 2 вала 1 і нижнє шлицьове з'єднання 3 передається на нижній шарнір 4, у напівциліндричних пазах якого розміщені бочкуваті ролики 7, які взаємодіють із напівциліндричними пазами муфти 8, тому момент крутний розподіляється по бочкуватим роликам 7, а далі підсумовується на шарнірній частині муфти 8. Шарнір забезпечує передачу крутного моменту при кутах нахилу осі вала 1 шпинделя до осі муфти 8 у межах до 6° в робочому режимі й до 8° в установлювальному режимі. При перевалці робочих валків на переточення лопать 9 валка встановлюється співвісно верхньому шарніру, тобто співвісно порожнистому відомому валу редуктора (на фіг. не показаний), а до спареного диска 28 підводить загарбна вилка механізму переміщення шпинделя (на фіг. не показаний). При цьому вал 1 шпинделя починає переміщення догори, а силові елементи 5 переміщення шарніра зменшують свою довжину до моменту підходу торців шліців 3 до упорного кільця 27 з накидною гайкою 26. Із цього моменту нижній шарнір 4 разом з муфтою 8 починає переміщатися по лопаті 9 валка. Перевищення нижнього торця муфти 8 над торцем центрувальної поверхні 18 лопаті 9 на 50…90 мм свідчить про звільнення лопаті 9 робочого валка від муфти. Механізм переміщення шпинделя відключається, а шпиндель фіксується у верхньому положенні. При встановленні переточеного робочого валка в положення, співвісне піднятому валу 1 шпинделя (фіксоване положення), дається команда на опускання вала шпинделя з муфтою 8. Опускання муфти 8 на величину зазначену вище зазору й плюс відстань, на яку муфта опускається до положення, коли фаска 15 на розточенні 14 муфти не торкнеться конусної поверхні 17 лопаті 9. В ідеальному випадку це відбудеться в нижній частині конусної поверхні 17 лопаті 9. Але в нормальній ситуації слід очікувати, що торкання відбудеться у верхній частині конусної поверхні 17 лопаті, тобто муфта 8 і шарнір 4 будуть опускатися на лопать 9 з ексцентриситетом. При цьому переміщення униз муфти 8 із шарніром 4 припиняється, а вал 1 шпинделя продовжує опускатися, а силові елементи 5 починають розтискатися. Тиск у місці контакту фаски 15 розточення 14 муфти 8 зменшується й муфта 8 самоцентрується на конусній поверхні 17 лопаті 9 і починає рухатися вниз, причому швидкість переміщення муфти 8 із шарніром 4 і вала 1 вирівнюється. Швидкість опускання муфти 8 випереджає швидкість переміщення вала 1, тому що муфта й шарнір будуть перебувати в стані вільного опускання. Силові елементи 5 розтискаються до величини контрольованого попереднього тиску силових елементів. Упор 20 (який складається з п'яти 22, урізного кільця 23 із двох половин, розпіркової шпонки 24 і кришки 25) опускається разом з муфтою 8 і шарніром 4. Між упором 21 і торцем шліців 3 вала 1 шпинделя з'являється зазор. При цьому шток 6 силових елементів 5 буде відслідковувати положення п'яти 22 і інших складових деталей упору 20. Коли муфта 8 разом із шарніром 4 займуть своє робоче положення на лопаті 9, вал 1 шпинделя ще буде опускатися, тепер вже стискаючи силові елементи 5 з підвищенням зусилля в них від попереднього тиску до розрахункового робочого зусилля. При цьому шток 6 займе своє положення, згідно з фіг. 1. Із усього вище приведеного видно, що запропонована конструкція шпинделя привода вертикального валка, яка виконана, згідно з формулою корисної моделі, дозволить забезпечити автоматизацію монтажних операцій вузлів шпинделя, підвищить надійність шпинделя привода 3 UA 105980 U вертикального валка при перевалці робочих валків кліті, що скоротить час перевалки й відповідно збільшить продуктивність прокатного стану в цілому. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 5 10 15 20 Шпиндель привода вертикального валка, що містить вал з рухливими шліцьовими з'єднаннями, лопать прокатного валка з центрувальними поверхнями, валкову муфту з розточеннями, втулку з центрувальною поверхнею, шарнір і силові елементи його переміщення, упори, встановлені за межами нижнього шліцьового з'єднання, який відрізняється тим, що він обладнаний конусною втулкою з буртом, яка встановлена в розточенні муфти з боку шарніра і закріплена упорним урізним кільцем із двох половин з розпірковими планками між півкільцями, крім того на лопаті валка виконана конусна поверхня, відповідна конусній втулці, а на центрувальній поверхні лопаті з боку шарніра та на розточенні муфти виконані фаски, з величиною кута однаковим з кутом конуса втулки, при цьому один упор установлений у шарнірі з боку лопаті і виконаний у вигляді п'яти, урізного кільця із двох половин, розпіркової шпонки й кришки, а другий упор установлений на торці шарніра й виконаний у вигляді накидної гайки й упорного кільця, крім того вал шпинделя оснащений спареними дисками, закріпленими на середній його частині з можливістю регулювання по висоті, а довжина верхньої шліцьової частини L вала приймається в межах 2,0-2,3 довжини лопаті l валка, при цьому на зовнішній поверхні валкової муфти виконані сигнальні зрізини на висоті 200 мм від її нижнього торця паралельні плоским поверхням лопаті і муфти. 4 UA 105980 U Комп’ютерна верстка В. Мацело Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Василя Липківського, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 5